Warunki termowizji PV według IEC TS 62446-3, wyjaśnione po ludzku

Krótka odpowiedź: termowizja instalacji fotowoltaicznej z powietrza daje wiarygodny materiał tylko wtedy, gdy moduły pracują pod dużym obciążeniem, niebo jest stabilne, wiatr słaby, a kamera widzi każde ogniwo w kilku pikselach. Norma IEC TS 62446-3 zbiera te warunki w progi, z których najważniejszy to minimum 600 W/m² promieniowania w płaszczyźnie modułu. Ten poradnik tłumaczy, skąd biorą się te progi i co z nich wynika dla właściciela farmy albo instalacji na dachu hali. Te same progi stosujemy w naszych lotach termowizyjnych: lecimy, gdy nasłonecznienie w płaszczyźnie modułu wynosi co najmniej 600 W/m², wiatr nie przekracza 4 m/s, a niebo jest stabilne i bez opadów, a warunki zapisujemy w karcie warunków misji dołączonej do raportu.

Skąd bierze się różnica temperatur na module?

Moduł fotowoltaiczny, który pracuje normalnie, zamienia część promieniowania na prąd, a resztę na ciepło. Moduł, który z jakiegoś powodu nie oddaje prądu, na przykład przez uszkodzone ogniwo, przerwany string albo zadziałaną diodę obejściową, zamienia na ciepło więcej. Jest więc cieplejszy od sąsiadów. Kamera termowizyjna widzi tę różnicę.

Różnica powstaje jednak tylko wtedy, gdy moduł produkuje. Mało światła, mało produkcji, mało różnicy. W pochmurny dzień moduł sprawny i moduł z problemem mają niemal tę samą temperaturę, a anomalia ginie w szumie. Termogram powstanie. Wartość nie.

Próg promieniowania: 600 W/m² w płaszczyźnie modułu

Norma podaje minimum 600 W/m² promieniowania mierzonego w płaszczyźnie modułu, nie poziomo. To istotna różnica: pochylony stół farmy wiosną i jesienią łapie więcej niż płaski miernik, a w ciasnej zabudowie dach z panelami od północy łapie mniej. Pomiar wykonuje się miernikiem nasłonecznienia na miejscu, w trakcie lotu, i zapisuje w karcie warunków.

W praktyce w Wielkopolsce próg jest osiągalny mniej więcej od marca do września, w godzinach okołopołudniowych, przy bezchmurnym albo stabilnie zachmurzonym niebie. Wrześniowe słońce jeszcze wystarcza. Październikowe często już nie. Dlatego sezon termowizji PV kończy się jesienią, a zaczyna wiosną, a w zimie wykonuje się dokumentację RGB i planowanie.

Poniżej progu pomiar może być wyłącznie oznaczonym eksperymentem, niesprzedawalnym jako usługa. Aerfield przyjmuje ten próg jako warunek wykonania, nie jako sugestię: przy niespełnionym progu misja jest przekładana albo zmieniana na dokumentację RGB.

Wiatr, niebo, opad

Wiatr chłodzi moduły i zaciera kontrast między sprawnym a niesprawnym. Robocza granica jakościowa to 4 m/s; powyżej niej różnice temperatur maleją do poziomu, w którym trudno odróżnić anomalię od tła. Zachmurzenie zmienne jest gorsze niż stabilne: chmura, która przesuwa się nad farmą w trakcie nalotu, zmienia produkcję i temperaturę w ciągu minut, więc dwa sąsiednie kadry nie są porównywalne. Po opadzie moduły są mokre i parują, co wyrównuje temperatury. Termowizji nie wykonuje się w opadzie ani krótko po nim.

Wszystkie trzy wielkości są zapisywane w karcie warunków misji: irradiancja, wiatr, zachmurzenie, temperatura powietrza, godzina, kąt i dystans do modułów. Bez tej karty raport nie mówi, czy brak obserwacji to dobra wiadomość, czy zły dzień.

Rozdzielczość: ile pikseli na ogniwo

Kamera termowizyjna ma dużo mniej pikseli niż zwykła. Żeby odróżnić gorące ogniwo od gorącego modułu, każde ogniwo musi zajmować na obrazie kilka pikseli. Norma i wytyczne branżowe mówią o rozdzielczości terenowej rzędu 3 cm na piksel jako o celu dla przeglądu na poziomie ogniwa. To przekłada się na wysokość lotu: im niżej, tym lepsza rozdzielczość, ale tym mniejszy kadr i dłuższy nalot. Wysokość dobiera się do celu przeglądu i zapisuje w karcie warunków.

Wartość rozdzielczości dla konkretnej kamery i konkretnej wysokości nie jest daną z katalogu. Trzeba ją zmierzyć na obiekcie testowym. To jeden z elementów karty warunków misji, którą dołączamy do raportu.

Jeden kadr, dwa obrazy, jeden adres

Pomarańczowa plama na termogramie może być modułem pracującym inaczej niż sąsiednie, odbiciem słońca od szkła, cieniem po ptaku, liściem albo brudem. Termogram sam tego nie rozstrzyga. Rozstrzyga zestawienie: ten sam kadr w obrazie zwykłym, z tej samej minuty, pod tym samym kątem. Widać liść, sprawa zamknięta. Czyste szkło z plamą bez widocznej przyczyny jest obserwacją do przekazania serwisowi.

Trzecia rzecz to lokalizacja. “Anomalia w rzędzie 14, stół 3, moduł 7 od zachodu” jest zadaniem dla serwisu. “Gdzieś na farmie jest gorący moduł” nie jest. Dlatego obserwacja bez kompletu, czyli pary kadrów i adresu na obiekcie, nie wchodzi do raportu.

Co z tego wynika dla właściciela instalacji?

• Zlecenie termowizji bez okna pogodowego i dnia rezerwowego jest zleceniem na materiał bez wartości. Okno trzeba zaplanować, a termin jest zawsze warunkowy.
• Raport bez wartości promieniowania i wiatru w karcie warunków nie nadaje się do porównania z poprzednim ani do rozmowy z gwarantem. Warto o to zapytać każdego wykonawcę.
• Termogram wskazuje obserwację do weryfikacji, nie potwierdzoną wadę. Potwierdzenie robi serwis pomiarem elektrycznym, a tylko on może powiedzieć, czy moduł jest do wymiany.
• Termowizja nie wykrywa mikropęknięć ogniw; do tego służą badania elektroluminescencyjne, wykonywane przez wyspecjalizowany serwis.

Czego ta metoda nie robi

• Nie diagnozuje przyczyny. Wskazuje moduł o innej temperaturze; przyczynę ustala serwis PV pomiarem.
• Nie wylicza strat energii ani nie ocenia uzysku. Wskazuje obszary do porównania z monitoringiem falownika.
• Nie zastępuje przeglądu elektrycznego instalacji. Ten wykonuje osoba z uprawnieniami elektrycznymi.
• Nie rozstrzyga reklamacji ani gwarancji. Jest materiałem wejściowym do rozmowy z serwisem albo gwarantem.
• Nie działa poza warunkami metody: poniżej progu promieniowania, w wietrze, po opadzie, przy zmiennym niebie. Wtedy misja jest przekładana.
• Nie wyznacza ceny: zakres i cenę termowizji PV ustalamy po briefie. Publikujemy warunki, bo klient potrzebuje ich niezależnie od tego, kto wykonuje nalot.

Co platforma potrafi i jakie ma granice, opisuje strona Technologia; stan modułu termicznego i warunki, na jakich wejdzie do oferty, strona termowizji fotowoltaiki. Dziś dla instalacji na dachach firm oferujemy dokumentację RGB w usłudze Dach i PV dla firm. Jeśli chcesz zaplanować przegląd termiczny na przyszły sezon, opisz obiekt w formularzu wykonalności; odezwiemy się, gdy walidacja zostanie zamknięta.